質譜在檢驗醫學中應用較早、較廣泛的是用核素稀釋GC—MS分析小分子生物標志物，該方法是很多生物小分子檢測的參考方法，主要分析項目有氨基酸、脂肪酸、有機酸及其衍生物、單糖類、前列腺素、甲狀腺素、膽汁酸、膽固醇和類固醇、生物胺、脂類、碳水化合物、維生素、微量元素等，其中很多項目的方法比較完善，如激素的檢測和利用串聯質譜法進行新生兒氨基酸、游離肉毒堿和酰肉堿的篩查系統，2004年12月24日美國食品藥品管理局(FDA)還專門制訂了“用串聯質譜法分析新生兒氨基酸、游離肉毒堿和酰基肉堿篩選檢測系統”的指導性文件。生物質譜作為參考方法，在臨床檢驗的量值溯源工作中也發揮著重要作用。由于質譜方法在測量的準確性和可靠性上所具有的巨大優勢，目前很多國際組織或校準品制造商都用質譜法作為參考方法，對一些測定項目的校準品進行定值，如：葡萄糖、尿酸、T4、肌酐等。